長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動引起右心室重塑的特征、機(jī)制及影響研究進(jìn)展

饒志堅(jiān) 鄭莉芳 常蕓 于濤 史仍飛

1 上海師范大學(xué)體育學(xué)院（上海200234）

2 上海體育學(xué)院運(yùn)動科學(xué)學(xué)院（上海200438）

3 國家體育總局體育科學(xué)研究所（北京100061）

1 前言

規(guī)律性耐力運(yùn)動有利于保護(hù)心血管系統(tǒng)，降低心血管疾病的發(fā)病率，同時(shí)也是大多數(shù)心臟疾病的一級和二級預(yù)防手段。然而，能將運(yùn)動的效果最大化的最佳運(yùn)動強(qiáng)度仍然未知。短期內(nèi)（2～4 個月）每周大強(qiáng)度運(yùn)動4 小時(shí)或以上能導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)、功能和電傳導(dǎo)的變化，這些變化統(tǒng)稱為運(yùn)動員心臟[1]。這些變化是應(yīng)對運(yùn)動時(shí)心臟超載發(fā)生的一系列適應(yīng)性重塑，大多數(shù)情況下運(yùn)動員心臟是可逆的良性重塑。然而，研究發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動可能會導(dǎo)致不良的心臟重塑，如心肌纖維化[2]、心功能下降[3]和心律失常[4]等。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，這些不良的心臟重塑可能并不是全心性的，而是有部位特異性：相比于其他部位，右心室更容易受到影響[5，6]。一項(xiàng)縱向研究以20 名劃船運(yùn)動員為研究對象，采用心臟超聲的手段發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過90 天的訓(xùn)練之后，運(yùn)動員心臟環(huán)向應(yīng)力下降，尤其是右心室和室間隔[7]。一項(xiàng)meta 分析也發(fā)現(xiàn)長時(shí)間大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后右心室擴(kuò)張且其收縮和舒張功能下降，而左心室功能卻不受影響[8]。這些結(jié)果表明右心室可能是心肌的易受損區(qū)域。雖然有報(bào)道更大強(qiáng)度的耐力運(yùn)動后在右心室受損的同時(shí)左心室射血分?jǐn)?shù)也會下降，但一般而言，左心室能很好地適應(yīng)大強(qiáng)度耐力運(yùn)動，發(fā)生增大、增厚的重塑以保障運(yùn)動時(shí)心輸出量的需求，該作者認(rèn)為大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后出現(xiàn)左心室功能障礙并不是因?yàn)樽笮氖覔p傷，而是可能由受損的右心室通過室間相互依賴作用影響到左心室的功能[9]?？梢?，右心室可能是大強(qiáng)度耐力運(yùn)動員運(yùn)動表現(xiàn)的重要限制因素。因此，越來越多的心臟學(xué)家更加關(guān)注大強(qiáng)度運(yùn)動對右心室的影響，并取得了一些進(jìn)展。本文通過中國知網(wǎng)和Pubmed，以“運(yùn)動”、“大強(qiáng)度運(yùn)動”、“心室”和“右心室”為關(guān)鍵詞檢索文獻(xiàn)，圍繞大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室的影響展開闡述，為今后進(jìn)行大強(qiáng)度耐力運(yùn)動與心臟重塑的研究提供參考。

2 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室結(jié)構(gòu)重塑的影響

耐力運(yùn)動會導(dǎo)致心臟發(fā)生適應(yīng)性變化，采用聽診和叩診的方法對劃船運(yùn)動員進(jìn)行體檢，發(fā)現(xiàn)他們的心臟內(nèi)徑比對照人群大[10]。隨后很多研究采用心電圖[11]和胸腔X 線成像[12]檢測運(yùn)動引起的心臟結(jié)構(gòu)變化，之后，超聲心動圖技術(shù)能進(jìn)一步檢測出運(yùn)動性心臟重塑的程度和比例特征[13]。最初的研究主要集中于探究耐力訓(xùn)練對左心室重塑的影響，然而近些年研究人員也意識到右心室也會對耐力訓(xùn)練產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上和功能上的重塑。而且隨著新的診斷技術(shù)逐漸被用于運(yùn)動員心臟的研究，如多普勒心肌成像（doppler myocardial imaging，DMI）、二維斑點(diǎn)追蹤成像（two-dimensional speckle tracking imaging，2D-STI）、三維（3D）實(shí)時(shí)超聲心動圖和心臟磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR），研究人員能更早、更準(zhǔn)確地檢測到心室結(jié)構(gòu)變化和功能障礙。下文將重點(diǎn)描述長期大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室結(jié)構(gòu)的變化。

2.1 人體實(shí)驗(yàn)研究

盡管標(biāo)準(zhǔn)多普勒心臟超聲圖廣泛用于區(qū)分運(yùn)動員心臟和病理性左心室肥厚，但只有較少的研究報(bào)道右心室對大強(qiáng)度耐力運(yùn)動的適應(yīng)性變化。而且非侵入手段難以檢測右心室的厚度，因此很少有研究報(bào)道運(yùn)動后右心室厚度是否增加，目前的文獻(xiàn)表明在沒有肺動脈高壓的情況下，運(yùn)動后出現(xiàn)右心室肥厚是不正常的。因此，大部分研究報(bào)道的都是大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后右心室內(nèi)徑的變化。

標(biāo)準(zhǔn)心臟超聲圖很清晰地顯示了右心室是如何參與到運(yùn)動員心臟的擴(kuò)張，包括內(nèi)徑和自由壁厚度的增加，很多研究發(fā)現(xiàn)，與對照人群相比，運(yùn)動員具有更大的右心室流入道和流出道，但兩組右心室收縮功能并沒有顯著性差異[14-16]。另外，Baggish等[17]采用多普勒超聲檢測40名劃船運(yùn)動員右心室的結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)，其中20名為優(yōu)秀奧運(yùn)選手水平，另外20名為大學(xué)校隊(duì)水平。他們的結(jié)果顯示，與校隊(duì)水平的運(yùn)動員相比，奧運(yùn)水平的運(yùn)動員具有更大的右心室舒張末期內(nèi)徑，且其右心室收縮功能和舒張末期舒張功能顯著增強(qiáng)。Oxborough 等[18]以102 名運(yùn)動員為研究對象，發(fā)現(xiàn)57%的運(yùn)動員右心室流入道大于正常值；40%的運(yùn)動員右心室流出道大于正常值；69%的運(yùn)動員右心室長度超過正常值；還有59%的運(yùn)動員收縮面積大于正常值。其中28%的運(yùn)動員右心室流出道的值甚至大于致心律失常性右心室心肌病的診斷標(biāo)準(zhǔn)。奧運(yùn)水平的運(yùn)動員大強(qiáng)度運(yùn)動后盡管左右心室都會擴(kuò)張，但是右心室比左心室擴(kuò)張的程度更大[19]。另一項(xiàng)研究也證實(shí)在長時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動過程中，右心室逐漸擴(kuò)張到大于左心室，以充分地容納靜脈回流[15]和適應(yīng)收縮期三尖瓣血流模式的改變[14]。

運(yùn)動類型是運(yùn)動性心肌重塑的重要決定因素之一。在力量訓(xùn)練時(shí)，其主要特征是血壓增加，而心輸出量變化不大，腔室會出現(xiàn)輕微的擴(kuò)張。相比之下，耐力運(yùn)動過程中心臟容量超載，這一特征決定了心臟重塑的方向且可能是導(dǎo)致左右心室不同重塑的主要因素。考慮到運(yùn)動類型對心臟重塑的影響，有研究報(bào)道由于運(yùn)動時(shí)血流量增加，耐力運(yùn)動員左右心室的舒張期內(nèi)徑變大；而力量訓(xùn)練的運(yùn)動員通常具有正常大小的腔室，但是他們的左心室壁更厚[20，21]。D’Andrea等[22]采用心臟超聲檢測頂尖競技運(yùn)動員（耐力運(yùn)動員32 名，力量運(yùn)動員26名）右心室的結(jié)構(gòu)以研究不同類型大強(qiáng)度運(yùn)動對右心室臨床參數(shù)的影響，結(jié)果顯示耐力運(yùn)動員右心室的所有參數(shù)數(shù)據(jù)都顯著性大于力量運(yùn)動員以及對照人群。他們還發(fā)現(xiàn)耐力運(yùn)動員右心室橫徑顯著增加，且其球形指數(shù)較高。舒張?jiān)缙谟倚氖夜δ茉鰪?qiáng)，這可能與右心室擴(kuò)張有關(guān)，而右心室收縮功能的指標(biāo)正常。

考慮到性別對長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后右心室重塑的影響，Sanz-de la等[23]對比了40名運(yùn)動員（其中20名女性運(yùn)動員）和40名對照人群（其中20名女性）右心室的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度運(yùn)動后男女運(yùn)動員兩心室發(fā)生相似的重塑，相較于女性，男性具有更大的右心室且其兩心室的變形較小。D’Ascenzi 等[24]以1009 名奧運(yùn)水平的運(yùn)動員為研究對象，也證實(shí)了右心室重塑主要發(fā)生在男性運(yùn)動員和耐力性運(yùn)動員，表明性別對運(yùn)動性心臟重塑有影響，提示在今后對運(yùn)動員心臟的研究過程中應(yīng)該考慮性別因素。

2.2 動物實(shí)驗(yàn)研究

如上所述，在人體研究中幾乎所有的研究都發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動會導(dǎo)致右心室擴(kuò)張，相同的結(jié)果在動物實(shí)驗(yàn)研究中得到驗(yàn)證。

Benito等[25]研究8周或16周大強(qiáng)度運(yùn)動對SD大鼠心臟重塑的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，無論經(jīng)過8 周還是16 周的大強(qiáng)度訓(xùn)練，大鼠右心室內(nèi)徑與安靜組比并沒有顯著性差異；而16周大強(qiáng)度運(yùn)動后左心室內(nèi)徑顯著增加。而Maria 等[26]發(fā)現(xiàn)Wistar 大鼠經(jīng)過16 周大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室內(nèi)徑顯著大于中強(qiáng)度組和安靜組，且中強(qiáng)度組也顯著大于安靜組；而大強(qiáng)度運(yùn)動組的左心室內(nèi)徑與中強(qiáng)度運(yùn)動組沒有差異，同時(shí)兩種強(qiáng)度的運(yùn)動都可以使左心室擴(kuò)張。我們的前期研究結(jié)果[27]與Maria 等的結(jié)果相似，大鼠長期大強(qiáng)度運(yùn)動后左右心室內(nèi)徑都顯著大于對照組；不同的是，我們并未觀察到大強(qiáng)度運(yùn)動組的右心室內(nèi)徑大于中強(qiáng)度組，相反地，我們發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度運(yùn)動組左心室內(nèi)徑顯著大于中強(qiáng)度組。Maria 等認(rèn)為大強(qiáng)度運(yùn)動對右心室造成的負(fù)荷比中強(qiáng)度更大，而兩種強(qiáng)度對左心室造成的負(fù)荷差別不大，因此長期大強(qiáng)度運(yùn)動可導(dǎo)致右心室擴(kuò)張得更嚴(yán)重。而我們考慮到中強(qiáng)度運(yùn)動對右心室的刺激是適宜的，可導(dǎo)致右心室擴(kuò)張，繼續(xù)加大強(qiáng)度后可能會超過右心室的承受能力，因此右心室并不會繼續(xù)擴(kuò)張反而可能會對室壁造成一定的損傷，并出現(xiàn)纖維化以阻止右心室過度擴(kuò)張、減輕右心室損傷。

可見，盡管動物實(shí)驗(yàn)也觀察到大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室擴(kuò)張，但對于擴(kuò)張程度的結(jié)果還不一致，鑒于目前此類動物實(shí)驗(yàn)有限，而且樣本量都相對較少，因此今后仍需更多大樣本的研究以闡明其中關(guān)系。

3 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室功能重塑的影響

3.1 急性大強(qiáng)度運(yùn)動對右心室功能重塑的影響

大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室可能更容易受到損傷，在評估大強(qiáng)度耐力運(yùn)動的長期利益或潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)右心室應(yīng)該被重點(diǎn)檢查，然而在運(yùn)動心臟的研究中右心室通常會被忽視。目前有大量的研究報(bào)道了耐力運(yùn)動對左心室的影響，但是這些結(jié)果不盡一致。一項(xiàng)meta 分析納入23 項(xiàng)研究，最后得出結(jié)論，大強(qiáng)度耐力運(yùn)動可導(dǎo)致左心室射血分?jǐn)?shù)略微下降（2%），可能原因是運(yùn)動后心臟負(fù)荷發(fā)生變化[28]。另一項(xiàng)meta 分析納入29 篇文獻(xiàn)，證實(shí)了長時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動之后左心室功能下降，作者認(rèn)為可能機(jī)制與左右心室相互影響有關(guān)[29]。相比之下，一些研究檢測了運(yùn)動后右心室的功能變化，這些研究一致發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室功能發(fā)生顯著性下降，與運(yùn)動前相比運(yùn)動后右心室面積變化分?jǐn)?shù)降低了12%～32%，而三尖瓣偏移值降低了4%～22%[30-32]。這些變化可能是由長時(shí)間運(yùn)動后負(fù)荷急劇增加引起的，而心臟變形的指標(biāo)（如應(yīng)變和應(yīng)變率）受負(fù)荷變化的影響比較小。幾項(xiàng)研究評估了運(yùn)動后右心室自由壁的變形，結(jié)果表明與運(yùn)動前相比，運(yùn)動后右心室應(yīng)變下降了15%，而右心室應(yīng)變率的變化則不一致[30-33]。一些研究發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室自由壁應(yīng)變率下降[32，33]，而另外一些研究卻沒有觀察到一致結(jié)果[30，31]，可能是由于應(yīng)變率這個指標(biāo)的變化性比較大，或者說應(yīng)變率可能有一定的負(fù)荷依賴性。如果右心室的這些變化只是因?yàn)槊撍?，自主神?jīng)變化或者其他影響負(fù)荷的因素發(fā)生變化，那么左右心室應(yīng)該發(fā)生相同的變化。然而事實(shí)上并非如此，文獻(xiàn)報(bào)道大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室應(yīng)變率下降，而左心室應(yīng)變率保持不變[33，34]。30年前Douglas[15]等采用M型超聲心動圖發(fā)現(xiàn)完成鐵人三項(xiàng)比賽后運(yùn)動員右心室擴(kuò)張而左心室內(nèi)徑不變，研究采用2D和3D心臟超聲圖驗(yàn)證了這一結(jié)果，右心室的擴(kuò)張加上心包的限制，使得室間隔偏向左心室導(dǎo)致左心室偏心指數(shù)增加[30，32]。有人認(rèn)為舒張?jiān)缙谧笮氖冶粩D壓可能解釋了所觀察到的左心室功能參數(shù)變化。

有學(xué)者提出采用心臟超聲心動圖評估右心室功能具有很大的局限性，然而采用CMR的檢測方法驗(yàn)證了相似的結(jié)果，大強(qiáng)度運(yùn)動后左心室功能不變，而右心室射血分?jǐn)?shù)下降[35，36]。心功能的下降可能與心肌損傷有關(guān)，因此多項(xiàng)研究分析了心肌損傷標(biāo)志物水平和左右心室功能的相關(guān)性，多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)心臟損傷生物標(biāo)志物和左心室功能變化之間沒有關(guān)聯(lián)[37]，而有兩項(xiàng)研究卻發(fā)現(xiàn)右心室功能下降和肌鈣蛋白及B 型鈉尿肽（Type B natriuretic peptide，BNP）的釋放呈中高度的負(fù)相關(guān)[31，32]。

心功能短暫性變化與大強(qiáng)度耐力運(yùn)動有關(guān)，但是這種變化的臨床意義還不明確，只有依靠后期大樣本長期跟蹤研究才能揭示這種變化的臨床意義。

3.2 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室功能重塑的影響

3.2.1 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室整體收縮功能的影響

耐力訓(xùn)練可導(dǎo)致左心室和右心室慢性結(jié)構(gòu)改變。正如上文所闡述的，在運(yùn)動員心臟中最典型的發(fā)現(xiàn)是大多數(shù)耐力運(yùn)動員右心室擴(kuò)張[38，39]。對于右心室整體收縮功能而言，一些小樣本研究檢測右心室整體功能發(fā)現(xiàn)右心室收縮功能增強(qiáng)[22，40]。然而，大多數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，與非運(yùn)動員相比，安靜狀態(tài)下運(yùn)動員右心室整體收縮功能略微下降。這種右心室整體收縮功能下降主要發(fā)生在那些右心室擴(kuò)張的運(yùn)動員當(dāng)中。這一發(fā)現(xiàn)也被一項(xiàng)更大樣本量（300 名受試者）的CMR 研究所證實(shí)，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)耐力運(yùn)動員右心室射血分?jǐn)?shù)較低（男性運(yùn)動員50%、男性對照52%；女性運(yùn)動員53%、女性對照55%）[41]。Elliott等進(jìn)行的一項(xiàng)meta分析納入14篇文獻(xiàn)共計(jì)329 名受試者，最后歸納總結(jié)出長期大強(qiáng)度運(yùn)動會導(dǎo)致右心室功能降低，而左心室功能卻不受影響[8]。此外，本課題組[27]前期及其他人[25，26]進(jìn)行的動物實(shí)驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室射血分?jǐn)?shù)出現(xiàn)顯著性下降，然而我們?nèi)匀徊恢婪磸?fù)大強(qiáng)度運(yùn)動導(dǎo)致右心室功能障礙后，經(jīng)過充分休息是否能恢復(fù)過來。

D’Andrea[42]等采用3D實(shí)時(shí)超聲心動圖評估430名運(yùn)動員的右心室結(jié)構(gòu)和功能，這種方法克服了2D成像的部分局限性，在3D空間下計(jì)算整個心臟周期中右心室容積和功能，從而消除了對右心室?guī)缀涡螤畹募僭O(shè)需求。在這項(xiàng)研究中，與對照人群相比，耐力運(yùn)動員具有更大的右心室內(nèi)徑以及3D 容積，而兩組的2D 和3D右心室收縮指數(shù)（射血分?jǐn)?shù)）相似。

因此，耐力運(yùn)動員右心室功能略微下降可能是一種生理現(xiàn)象，因?yàn)槊坎敵隽坎蛔兌鎻埬┢谌萘吭黾訉?dǎo)致計(jì)算的射血分?jǐn)?shù)偏低。相反，必須強(qiáng)調(diào)的是，在任何運(yùn)動員身上發(fā)現(xiàn)較為嚴(yán)重的右心室整體功能下降應(yīng)該被視為不正常現(xiàn)象。

3.2.2 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室局部收縮功能的影響

多普勒組織成像能有效地檢測出右心室局部收縮功能，而且被用于探究運(yùn)動員和非運(yùn)動員之間的差異[43，44]。80%的射血分?jǐn)?shù)由右心室縱軸縮短產(chǎn)生，這一參數(shù)能反映所分析部位的心肌細(xì)胞的功能[45]。在耐力運(yùn)動員中，多普勒和2D應(yīng)變所得到的局域性參數(shù)顯示耐力運(yùn)動員和運(yùn)動員之間存在很大的差異[39]。在右心室的入口或基底部以及自由壁中段耐力運(yùn)動員的收縮變形顯著低于非運(yùn)動員的相同部位。La Gerche[46]等驗(yàn)證了在運(yùn)動員身上的這種發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樯硇灾厮苓€是長期大強(qiáng)度運(yùn)動造成心肌損傷的一種信號。他們發(fā)現(xiàn)心臟功能降低的部位在運(yùn)動時(shí)功能完全正常（表明收縮功能恢復(fù)正常），這一發(fā)現(xiàn)提示心臟的局部功能降低是應(yīng)對右心室擴(kuò)張的一種生理性適應(yīng)。

3.2.3 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動對右心室舒張功能的影響

目前評估運(yùn)動員右心室舒張功能的研究有限，且現(xiàn)有研究的結(jié)果也不一致。有些研究報(bào)道運(yùn)動員充盈增強(qiáng)[22，47，48]，而另一些研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員與非運(yùn)動員并沒有差異[49，50]，無論是左心室還是右心室都報(bào)道過這些不一致的結(jié)果。

多普勒超聲心動圖應(yīng)用于檢測運(yùn)動員右心室局部功能，這在很大程度上增加了我們對功能變化的理解。速度模式組織多普勒的檢測已經(jīng)證實(shí)了右心室早期舒張期充盈增多和等長舒張時(shí)間延長，與左心室的變化類似[22，51]。這種功能特征與運(yùn)動員胰島素樣生長因子升高有關(guān)[52]。而且，右心室自由壁舒張?jiān)缙谒俣群途植渴鎻埖臅r(shí)間與左心室每搏輸出量之間高度相關(guān)[51]。這些獨(dú)立的關(guān)聯(lián)揭示了運(yùn)動員心臟兩個心室之間的相互影響，通常是由耐力運(yùn)動員容量超載所引起的[53，54]。事實(shí)上，左心室容量增加影響室間隔的厚度及大小，且能引起右心室室壁的變形，這一系列的變化與腔室內(nèi)壓力變化有關(guān)：右心室等容舒張延長使得舒張充盈更有效，結(jié)果導(dǎo)致更大的右心室每搏輸出量。左心室也有相似的變化，然而左心室每搏輸出量自身可引起右心室靜脈回流增加，這可能會導(dǎo)致局域性右心室舒張時(shí)間延長[51]。

隨著年齡的增加，左心室的功能會下降，少數(shù)研究檢測右心室是否有相同的情況，但是所得到的結(jié)果不是很一致。一項(xiàng)大樣本研究發(fā)現(xiàn)，與非運(yùn)動員的對照組相比，運(yùn)動員的右心室舒張功能并未發(fā)生顯著性變化[51]。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，除了年齡和心率外，其他的因素包括訓(xùn)練量并不能影響舒張功能。這表明當(dāng)檢測耐力運(yùn)動員安靜狀態(tài)下舒張功能時(shí)，可參考健康非運(yùn)動員的數(shù)值，如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員心臟舒張功能降低，則可能存在潛在的心臟病，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

3.3 結(jié)構(gòu)重塑與功能重塑之間的聯(lián)系

結(jié)構(gòu)決定功能，功能又反過來影響結(jié)構(gòu)。關(guān)于右心室擴(kuò)張和右心室收縮或舒張功能障礙之間的聯(lián)系，目前的研究結(jié)果不是很一致。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度運(yùn)動后，盡管運(yùn)動員右心室擴(kuò)張了，但是并未發(fā)現(xiàn)右心室收縮或舒張功能障礙[19，55，56]。另一方面，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)耐力訓(xùn)練后右心室擴(kuò)張伴隨著右心室局部變形，且變形率提示收縮功能下降主要發(fā)生在基底節(jié)段[39]。對于運(yùn)動員而言，左心室不太可能會發(fā)生收縮和舒張功能障礙，甚至那些左心室肥厚的運(yùn)動員也不太可能發(fā)生[57]。目前仍不清楚這些不一致的結(jié)果是不是由運(yùn)動員訓(xùn)練項(xiàng)目不同引起的。

4 大強(qiáng)度耐力運(yùn)動影響右心室重塑的可能機(jī)制

大強(qiáng)度運(yùn)動對循環(huán)系統(tǒng)要求很高，高水平運(yùn)動員運(yùn)動時(shí)骨骼肌需要更多的氧供來保證有氧代謝，因此心輸出量將會上升5～8 倍，這可能是由于靜脈回流增加，心肌收縮能力增強(qiáng)以及肺動脈和全身動脈擴(kuò)張引起的。此外，心輸出量決定于心率和每搏輸出量，反過來又依賴于心肌重塑和腔室大小[58，59]。大強(qiáng)度耐力運(yùn)動時(shí)需要心輸出量持續(xù)幾小時(shí)的增加，這種增加需求可通過增加心率、腔室大小和心肌重塑來滿足；大多數(shù)情況下，需要結(jié)合這幾種變化來滿足增加心輸出量的需求。為滿足長期運(yùn)動時(shí)這種高需求，耐力運(yùn)動后導(dǎo)致左右心室都擴(kuò)張，因此在運(yùn)動時(shí)心臟可增加每搏輸出量，代價(jià)就是室壁壓力增大[58，60]。但是研究表明左右心室壓力的變化不完全相同，La Gerche 等[61]發(fā)現(xiàn)運(yùn)動時(shí)右心室壓力比安靜時(shí)增加了125%，而左心室只增加了14%；Stewart 等[62]也發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度耐力運(yùn)動時(shí)左右心室及室間隔應(yīng)力變化最大，再加上右心室室壁薄、本身的幾何形狀以及運(yùn)動時(shí)劇增的腔內(nèi)壓力，將導(dǎo)致右心室工作負(fù)荷顯著增加。短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)，健康運(yùn)動員可通過增強(qiáng)右心室功能以滿足這些工作需求。在持續(xù)時(shí)間小于30分鐘的大強(qiáng)度運(yùn)動中，右心室收縮能力的兩個指標(biāo)（應(yīng)變率和收縮末期血壓容量關(guān)系）逐漸增加。然而，這種工作需求的增加不能無限制地持續(xù)下去。如上所述，很多研究發(fā)現(xiàn)長時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動會引起右心室功能障礙，表明可能存在一個時(shí)間點(diǎn)，超過之后右心室將不能再維持運(yùn)動時(shí)的生理需求。這種情況下，過大的右心室壓力可能對右心室心肌細(xì)胞造成一定的損傷，長期反復(fù)地出現(xiàn)這種損傷則會導(dǎo)致右心室炎癥和不良右心室心肌重塑，最終影響右心室功能和運(yùn)動表現(xiàn)（如圖1），表明右心室可能是耐力運(yùn)動員運(yùn)動心臟的潛在致命弱點(diǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后，心肌肌鈣蛋白（cardiac Troponin，cTn）急性升高，尤其是采用高靈敏的ELISA 試劑盒進(jìn)行檢測[63-65]。心臟肌鈣蛋白是心臟損傷的特異性標(biāo)志物，運(yùn)動過程中cTn 的釋放機(jī)制仍不清楚，關(guān)于這種現(xiàn)象是生理性的還是病理性的這一核心問題仍處于激烈討論中。cTn 病理性地升高主要涉及三個機(jī)制：一、冠狀動脈斑塊破裂與冠狀動脈閉塞導(dǎo)致的缺血和壞死；二、在斑塊沒有破裂的情況下，氧供需失衡導(dǎo)致的缺血與壞死；三、直接源于心肌細(xì)胞的非缺血性損傷[66]。健康運(yùn)動員運(yùn)動過程中釋放的cTn 并不適合上述任何一個分類，也不一定代表一種病理過程。當(dāng)然，運(yùn)動后肌鈣蛋白的升高也有可能代表了凋亡導(dǎo)致的心肌細(xì)胞死亡。在骨骼肌中，多種行為可導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞死亡，但骨骼肌細(xì)胞具有修復(fù)和再生能力，這一修復(fù)過程加強(qiáng)了骨骼肌對這一強(qiáng)度或更大強(qiáng)度負(fù)荷的耐受性（超量恢復(fù)的生理學(xué)原理），因而可實(shí)現(xiàn)功能上和結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)性變化[67]。這一概念可能同樣適用于心肌細(xì)胞，從這一角度來講，運(yùn)動后檢測到心臟損傷在某種程度來說是期待出現(xiàn)的現(xiàn)象。但是也有可能大強(qiáng)度或者頻繁的運(yùn)動刺激導(dǎo)致的恢復(fù)程度不足以補(bǔ)償損傷程度。在動物模型中，前負(fù)荷和牽拉程度的增加引起肌鈣蛋白釋放，這一過程可能與凋亡調(diào)控的細(xì)胞死亡有關(guān)[68]。相似的機(jī)制可能可以用來解釋為什么耐力比賽和大強(qiáng)度間歇運(yùn)動后肌鈣蛋白釋放增多，而在力量訓(xùn)練后肌鈣蛋白水平卻不會變化。

圖1 長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動導(dǎo)致右心室不良重塑的可能機(jī)制

大強(qiáng)度運(yùn)動引起的細(xì)胞凋亡可能在心臟修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用，類似于骨骼肌，這一過程發(fā)生在大強(qiáng)度運(yùn)動之后，這一功能上和結(jié)構(gòu)上的變化機(jī)制可能就是運(yùn)動員心臟的特性。然而，一些心臟疾病的患者在運(yùn)動后肌鈣蛋白水平上升，其意義是不同于運(yùn)動員身上發(fā)生的變化。特別是長期大強(qiáng)度運(yùn)動引起心肌病理學(xué)變化，可能會導(dǎo)致炎癥和異常的修復(fù)過程，最終形成有害的心肌重塑[69，70]。盡管這一假設(shè)還未被完全證實(shí)，但是耐力運(yùn)動員心律失常（如房顫）的發(fā)病率很高，這一現(xiàn)象促使研究人員更加關(guān)注大強(qiáng)度耐力運(yùn)動引起心臟重塑的機(jī)制及其影響。

5 右心室重塑的臨床影響

5.1 右心室心肌纖維化

一般而言，運(yùn)動員心臟是一種好的現(xiàn)象，代表了心臟對長期運(yùn)動的一種正常的適應(yīng)性變化，這種情況下不會發(fā)生心肌細(xì)胞減少和膠原纖維的異常堆積。病理性的肥厚通常與心肌細(xì)胞凋亡和壞死有關(guān)，這種情況下，減少的心肌細(xì)胞為過量的膠原纖維所替代。過量堆積的膠原纖維增加了心室的僵硬度，損害心室的收縮和舒張能力，電傳導(dǎo)系統(tǒng)的纖維化及毛細(xì)血管密度，從而導(dǎo)致心肌缺血，最后從心肌肥厚發(fā)展為心衰[71]。心肌纖維化主要有兩種類型：替代性和間質(zhì)性[72]。替代性心肌纖維化主要特征是由細(xì)胞壞死導(dǎo)致集中區(qū)域的瘢痕組織。而間質(zhì)性心肌纖維化呈現(xiàn)出膠原堆積伴隨著間質(zhì)擴(kuò)張，但不會發(fā)生細(xì)胞壞死。核磁共振的延遲性釓增強(qiáng)反映了集中型瘢痕的形成、表明替代性心肌纖維化；而核磁共振的新技術(shù)T1 Mapping 能夠檢測間質(zhì)性心肌纖維化。

對運(yùn)動員進(jìn)行心肌活檢時(shí)檢測到了纖維化和炎癥的浸潤[73]?；顧z組織學(xué)切片提供了確實(shí)的證據(jù)證明心肌纖維化，但是這種炎癥浸潤和纖維化并沒有特異性。而且心肌活檢是一種具有很大風(fēng)險(xiǎn)的侵入性手段，在沒有高度懷疑心臟病的情況下不適用于進(jìn)行心肌活檢。核磁共振成像技術(shù)釓劑對比是一種精確的非入侵式檢測心肌纖維化的手段。釓劑是一種細(xì)胞外造影劑，主要集中于纖維化區(qū)域，因此可被用于描述心肌損傷。在使用釓劑作為對比劑的核磁共振成像中，與黑色的正常心肌相比，纖維化部位比較明亮，釓顯示出來的時(shí)間延長因此被稱為延遲性釓增強(qiáng)[34]。多項(xiàng)研究在老運(yùn)動員身上發(fā)現(xiàn)其心臟出現(xiàn)延遲性釓增強(qiáng)，大多數(shù)情況下，這種增強(qiáng)形狀很小且主要位于室間隔和右心室插入部位[34]。最初，Wilson等[74]采用心臟核磁共振成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)12名老運(yùn)動員中有6名出現(xiàn)不明原因的心肌纖維化，而沒有任何一個年輕運(yùn)動員或者是與老運(yùn)動員年齡匹配的普通受試者出現(xiàn)心肌纖維化。隨后，La Gerche等[32]發(fā)現(xiàn)長期訓(xùn)練的運(yùn)動員在CMR檢測下出現(xiàn)心肌纖維化，且右心室收縮功能下降，表明心臟對運(yùn)動超載的耐受性有限，且心肌纖維化可能導(dǎo)致室性過速和猝死。據(jù)此，一些研究者提出：長期大強(qiáng)度運(yùn)動能引起心臟擴(kuò)張，并激活肥大細(xì)胞、周細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，最終導(dǎo)致膠原沉積和纖維化[75，76]。

然而，并不是所有的研究結(jié)果都支持大強(qiáng)度耐力運(yùn)動會導(dǎo)致右心室心肌纖維化。Bohm等[77]得到的結(jié)果與La Gerche和Wilson的完全不同，他們以耐力運(yùn)動員（33人）及對照人員（33人）為研究對象，心臟超聲的結(jié)果顯示心臟擴(kuò)張，心臟核磁共振成像并未發(fā)現(xiàn)運(yùn)動員出現(xiàn)心肌纖維化（只有一名運(yùn)動員左心室出現(xiàn)心肌纖維化，可能與之前患過心包炎有關(guān)）。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)盡管耐力運(yùn)動員出現(xiàn)右心室內(nèi)徑增大，但是與對照組相比并未出現(xiàn)右心室心功能障礙。Sanchis-Gomar等[78]也未在53名運(yùn)動員中觀察到心肌纖維化，同時(shí)血液中心肌纖維化的生物標(biāo)志物也沒有顯著性變化。還有其他幾項(xiàng)采用CMR 的研究也并未發(fā)現(xiàn)耐力運(yùn)動員出現(xiàn)心肌纖維化[35，79，80]。

這些不一致的結(jié)果使得科研人員不能確定長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動和右心室纖維化之間的關(guān)系。此外，還有一些其他獨(dú)立于運(yùn)動之外的因素可能會導(dǎo)致小部分老運(yùn)動員出現(xiàn)心肌纖維化，比如不良的訓(xùn)練習(xí)慣及不充分的恢復(fù)時(shí)間，感染期間進(jìn)行訓(xùn)練或比賽和不健康的生活習(xí)慣（如酗酒、不健康的飲食等）。因此，只有嚴(yán)格控制變量并對運(yùn)動員進(jìn)行長期觀察的研究才有可能精確地找出導(dǎo)致這種病理學(xué)變化的因素和潛在機(jī)制。

在動物模型中，所用實(shí)驗(yàn)對象具有相同的基因背景，且運(yùn)動方案一致，在一定程度上能克服上述人體研究的缺陷。有動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度運(yùn)動會導(dǎo)致心肌炎癥和纖維化，Chen 等[81]發(fā)現(xiàn)大鼠在經(jīng)過長期大強(qiáng)度游泳訓(xùn)練后其心肌細(xì)胞損傷、壞死，并出現(xiàn)炎癥浸潤。Benito等[25]迫使大鼠進(jìn)行長期大強(qiáng)度跑臺訓(xùn)練，結(jié)果大鼠心房和心室出現(xiàn)纖維化，且其室性心律失常的風(fēng)險(xiǎn)增高。本課題組[27，69，82]以及Maria等[26]的研究也發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度運(yùn)動后右心室出現(xiàn)心肌纖維化而左心室未出現(xiàn)，且中強(qiáng)度運(yùn)動也不會造成右心室心肌纖維化。值得指出的是，雖然幾乎所有的動物實(shí)驗(yàn)都發(fā)現(xiàn)長期大強(qiáng)度運(yùn)動會導(dǎo)致右心室心肌纖維化，但是這些動物都是非自主運(yùn)動，而且樣本量也都相對較少，因此不能直接推理到人類身上。

在健康耐力運(yùn)動員身上出現(xiàn)的心肌纖維化是否代表一種臨床問題？目前仍然不是很清楚[32]。但是大多數(shù)的研究都支持心肌纖維化是心律失常的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，如心房纖維化通常與房顫相關(guān)[83，84]，表明右心室心肌纖維化也有可能會導(dǎo)致室性心律失常，增加大強(qiáng)度耐力運(yùn)動過程中猝死的風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 致心律失常性右心室心肌病

致心律失常性右心室心肌?。╝rrhythmogenc right ventricular cardiomyopathy，ARVC）主要依靠以下幾個方面的證據(jù)，包括患者的個人和家族病史、心電圖特征、組織學(xué)觀察、超聲心動圖或磁共振成像得到的形態(tài)學(xué)和功能數(shù)據(jù)。其中，超聲心動圖診斷標(biāo)準(zhǔn)包括右心室局部運(yùn)動不全或運(yùn)動障礙，流出道增大以及右心室收縮功能下降。

ARVC 通常與右心室擴(kuò)張、右心室功能障礙、右心室心律失常及心源性猝死有關(guān)。從基因上講，ARVC的產(chǎn)生與橋粒及粘附分子相關(guān)蛋白的基因突變密切相關(guān)，橋粒及粘附分子相關(guān)蛋白負(fù)責(zé)肌細(xì)胞與肌細(xì)胞的結(jié)合[85]。橋粒蛋白功能失調(diào)導(dǎo)致心肌細(xì)胞被脂肪和纖維組織破壞和替代，此外，橋粒蛋白基因缺陷，包括橋粒芯糖蛋白、橋粒芯膠蛋白、橋粒斑蛋白和橋粒斑珠蛋白，被認(rèn)為是ARVC 的誘因[85]。與左心室相比，右心室的室壁更薄，在大強(qiáng)度耐力運(yùn)動時(shí)右心室更容易過度擴(kuò)張進(jìn)而造成橋粒蛋白的損傷。

ARVC在家族內(nèi)的發(fā)病率并無規(guī)律可言，表明這種疾病可能受外部環(huán)境的影響較大[86]。目前已有研究在人體[86]和動物[85]中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動訓(xùn)練能促進(jìn)ARVC的發(fā)生和發(fā)展。

橋粒斑珠蛋白連接橋粒的細(xì)胞質(zhì)成分，并與細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架和肌動蛋白等收縮性肌纖維相連接。橋粒斑珠蛋白缺陷小鼠表現(xiàn)出更大的右心室內(nèi)徑、右心室功能下降且伴隨右心室心律失常，這些現(xiàn)象與臨床上ARVC 的表現(xiàn)很相似[85]。在這種模型的動物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)耐力運(yùn)動可加重右心室的擴(kuò)張和功能障礙[85]。

運(yùn)動訓(xùn)練似乎也能增加人類ARVC 的發(fā)病率。橋?；蛲蛔償y帶者中，那些有耐力運(yùn)動習(xí)慣的人（30.1歲）比那些不參加耐力運(yùn)動的人（40.6歲）出現(xiàn)ARVC癥狀的時(shí)間更早[86]。而且這些基因突變的人群中，參加耐力運(yùn)動的人達(dá)到ARVC 診斷標(biāo)準(zhǔn)的比例（82%）也比不運(yùn)動的人（35%）高。把運(yùn)動強(qiáng)度進(jìn)行四等分后，第二、三、四分位的人群達(dá)到ARVC診斷標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)分別比最小強(qiáng)度運(yùn)動的人群高6.64、16.7 和25.3 倍。此外，對于那些運(yùn)動強(qiáng)度最大的人群，如果降低他們的活動量，則可降低他們室性心動過速和室顫的風(fēng)險(xiǎn)。

一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[25]，大鼠被強(qiáng)制性地在跑臺上大強(qiáng)度運(yùn)動16周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些大鼠右心室出現(xiàn)膠原沉積且促纖維化因子表達(dá)上調(diào)，但左心室并未出現(xiàn)這些變化。而且他們還發(fā)現(xiàn)大強(qiáng)度訓(xùn)練后42%的大鼠出現(xiàn)室性心動過速，而安靜組只有6%的大鼠出現(xiàn)。

總之，長時(shí)間大強(qiáng)度耐力運(yùn)動可能會促進(jìn)ARVC的發(fā)展。在沒有右心室心肌病遺傳病的情況下，長期大強(qiáng)度耐力運(yùn)動會導(dǎo)致右心室損傷和心肌纖維化。

6 總結(jié)與展望

大強(qiáng)度耐力運(yùn)動時(shí)右心室壓力急劇增加，導(dǎo)致右心室過度擴(kuò)張，對右心室心肌細(xì)胞造成一定的損傷，進(jìn)而降低心肌細(xì)胞的收縮能力，表現(xiàn)為右心室功能下降。另一方面，長期規(guī)律性大強(qiáng)度運(yùn)動會反復(fù)引起這種右心室心肌細(xì)胞損傷，在沒有適當(dāng)恢復(fù)的情況下，右心室會發(fā)生不恰當(dāng)?shù)男迯?fù)最終形成心肌纖維化，增加運(yùn)動員室性心律失常的風(fēng)險(xiǎn)。值得指出的是，大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后有些運(yùn)動員會出現(xiàn)左心室功能下降，這可能并不是由左心室心肌細(xì)胞損傷或收縮功能下降引起的，而是由于右心室心肌細(xì)胞功能下降通過室間隔傳導(dǎo)到左心室，從而導(dǎo)致左心室功能下降，最終影響運(yùn)動員的運(yùn)動表現(xiàn)。因此，右心室功能可能是耐力運(yùn)動員進(jìn)行大強(qiáng)度耐力運(yùn)動的重要限制因素，也是易損部位。

此外，隨著大強(qiáng)度耐力運(yùn)動的參與人數(shù)越來越多，尤其是馬拉松運(yùn)動在我國呈井噴式發(fā)展，馬拉松賽事過程中醫(yī)療事故頻發(fā)，包括參賽者猝死等，表明大強(qiáng)度耐力運(yùn)動的風(fēng)險(xiǎn)尚未引起足夠的重視。馬拉松參賽人員在沒有專業(yè)指導(dǎo)的情況下盲目地進(jìn)行訓(xùn)練和參賽，可能會導(dǎo)致不良的心臟重塑，以右心室最為容易受損，可能發(fā)生右心室擴(kuò)張、功能下降和纖維化，進(jìn)一步引起心律失常，為運(yùn)動中心源性猝死埋下隱患。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)對耐力運(yùn)動員右心室的醫(yī)務(wù)監(jiān)督，這對預(yù)防大強(qiáng)度耐力運(yùn)動過程中心血管事故的發(fā)生具有重要意義。